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Betrieb von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen

In Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen wird Photonen- oder Teilchenstrahlung erzeugt, die aufgrund ihrer Energie ionisierend wirken kann.

Wirkprinzip

Das Prinzip solcher Anlagen ist immer gleich: Zunächst werden geladene Teilchen wie z.B. Elektronen, Protonen oder Ionen erzeugt. Die Teilchen werden dann durch elektrische Felder beschleunigt und auf eingebaute oder externe so genannte Targets gelenkt, in denen die Teilchen mit Materie in Wechselwirkung treten. Die Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen werden daher auch Beschleuniger genannt.

Anwendungen

Die Wechselwirkungseffekte der erzeugten Strahlung mit Materie werden vielfältig ausgenutzt.

  • So können beispielsweise Stoffe durch auftreffende Elektronenstrahlen zum Leuchten angeregt werden – jeder Bildschirm mit Kathodenstrahlröhre baut auf diesem Prinzip auf.
  • In der mikroelektronischen Industrie werden Ionen beschleunigt, um diese in Halbleiter einzuschießen und dadurch die elektrischen Eigenschaften der Halbleiter zu verändern.
  • Die Eigenschaften von Kunststoffen können durch Elektronenbestrahlung verändert werden.
  • Wird eine zu untersuchende Materialprobe als Target eingesetzt und die Art und Weise der Wechselwirkungen mit geeigneten Detektoren registriert, kann man auf Materialeigenschaften der Probe schließen (Spektroskopie).
  • Auch die Herstellung radioaktiver Stoffe für die nuklearmedizinische Diagnostik ist durch Bestrahlung eines geeigneten Targets möglich.
  • Am bekanntesten dürfte die Verwendung von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen in der Human- und Tiermedizin zur Röntgendiagnostik und zur Strahlentherapie sein (siehe auch »Anwendung in der Medizin«).
  • Die Röntgenbilderzeugung funktioniert auch bei unbelebten Objekten; praktische Anwendungen finden sich bei der Schweißnahtprüfung z.B. an Druckbehältern oder Gasleitungen.

Gesetzliche Regelungen und Genehmigungspflicht

Aus Sicht des Strahlenschutzes sind die Anlagen relevant, die Strahlung mit einer Grenzenergie von mehr als 5 Kiloelektronvolt (keV) erzeugen. Handelt es sich um Photonenstrahlung mit einer Grenzenergie von weniger als 1 Megaelektronvolt (MeV) und wird diese durch beschleunigte Elektronen erzeugt, ist der beim Betrieb einer solchen Anlage zu beachtende Strahlenschutz im Rahmen der Röntgenverordnung geregelt.

Nach der Strahlenschutzverordnung bedarf zunächst jeder Betrieb einer Anlage zur Erzeugung ionisierender Strahlen der Genehmigung durch die zuständige Behörde. Soweit bei der Errichtung einer solchen Anlage umweltrelevante Auswirkungen nicht ausgeschlossen werden können, ist auch diese genehmigungspflichtig. Für Anlagen mit einem geringen Gefährdungspotenzial sind allerdings Ausnahmen von der Genehmigungspflicht vorgesehen.

Der Antragsteller muss im Genehmigungsverfahren nachweisen, dass er alle organisatorischen und technischen Vorschriften der Strahlenschutzverordnung umgesetzt hat und dadurch gewährleistet, dass die Strahlenexposition sowohl der Beschäftigten als auch der Bevölkerung unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte liegt und so gering wie möglich ist.

Foto: Zyklotron zur Erzeugung von Radionukliden

Zyklotron zur Erzeugung von Radionukliden (Foto: Forschungszentrum Dresden-Rossendorf)

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Bild: Thematische Illustration: Genehmigungsbedürftige Tätigkeiten

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